JP2013230694A - ナンバリング装置のナンバリングホイールの位置を制御する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】独立駆動型ナンバリングホイールを有するタイプのナンバリング装置のナンバリングホイールの位置を制御する方法および装置を提供する。
【解決手段】ナンバリング装置1は、共通の回転軸の回りに回転するよう互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイール7を具える種類のものであり、連続するナンバリング繰り返し動作の間にナンバリングホイール7を作動させるステップを具え、これにより、新規ターゲット位置に回転しなければならないナンバリングホイールの各々は、ホイールが新規ターゲット位置まで到達するまで回転させられる。さらに、少なくともナンバリングホイール7の作動中に、回転しない各ナンバリングホイールの位置または新規ターゲット位置に到達した各ナンバリングホイールの位置を電気的に調節する。
【選択図】図2
【解決手段】ナンバリング装置1は、共通の回転軸の回りに回転するよう互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイール7を具える種類のものであり、連続するナンバリング繰り返し動作の間にナンバリングホイール7を作動させるステップを具え、これにより、新規ターゲット位置に回転しなければならないナンバリングホイールの各々は、ホイールが新規ターゲット位置まで到達するまで回転させられる。さらに、少なくともナンバリングホイール7の作動中に、回転しない各ナンバリングホイールの位置または新規ターゲット位置に到達した各ナンバリングホイールの位置を電気的に調節する。
【選択図】図2
Description
本発明は、特に紙幣および証券など、印刷されたドキュメントにナンバリングを行う印刷機において使用されるナンバリング装置のナンバリングホイール位置を制御する方法および装置に関する。
より詳細には、本発明は、共通の回転軸の回りを回転するように互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイールを具え、本発明の方法は、連続するナンバリング繰り返し動作(イタレーション)の間にナンバリングホイールを作動させるステップを具え、これにより、新規ターゲット位置へと回転されるべき各ナンバリングホイールは、新規ターゲット位置に到達するまで、回転する。
紙幣、小切手および他の同様の物品など、証券の印刷に関する分野において、上記証券にプリントされる重要な特徴部はシリアルナンバである。特に、印刷された紙幣は、通常、紙幣のシリアルナンバを構成する数字と文字からなる固有の組み合わせを付される。
特に紙幣などの証券は、通常、連続するシートまたは連続ウェブの連続部分の配列形状でプリントされ、シートまたはウェブ部分は、ワンパスでナンバリングされる。ナンバリングされたシートまたはウェブ部分などのスタックは、印刷工程の最後で、個々の紙幣に切断され、通常、個々の証券ドキュメントの束を形成する。
ナンバリングプレスは、一般的に、ホイールの外周のレリーフに刻まれた英数字の記号を保持した印刷用ナンバリングホイール(またはディスク)を具えるナンバリング装置とともに提供され、ナンバリングホイールは、共通の回転軸の回りを回転するように互いに隣接して配置される。ナンバリング装置の構成に応じて、ナンバリング装置の動作は、ただ1つまたは種々のナンバリング処理に従って行われ、ナンバリング装置の動作は、例えば、米国特許第4,677,910号、ヨーロッパ特許出願第EP0598679、または、国際公開公報WO2004/016433に記載されている。
参照することで本明細書に組み込まれる国際公開WO2004/016433は、特に有利なナンバリング方法を開示しており、そこでは、ナンバリングシートまたはウェブ部分からなる所定のスタックから得られる束(通常、100の連続するシートまたはウェブ部分)が1つの完全な連続的な数値配列となるように、シートまたはウェブ部分がナンバリングされ、すなわち、M×Nの証券プリントを有するシートのスタックは、連番でナンバリングされるM×Nの束であり、M×N×100の証券紙幣が連番でナンバリングされる。従って、このナンバリング方法は、シートまたはウェブ部分からなるスタックのいわゆる非番号順(non−collating)処理を可能にする。すなわち、一時的に正しい配列に束を格納して集成するために、特定の束を番号順処理する必要なく、完全な束の証券ドキュメントセットを構築する。
通常の機械的に作動させるナンバリング装置は、連番状態でのみ作動させることが可能であり、特別な機械的作動手段を必要とする。このようなナンバリング装置は、シートまたはウェブ部分ごとのプリント番号に関する条件が適合していない限り、WO2004/016433のナンバリング方法を実行することが出来ない。これは、各シートの証券プリントの番号が10(または25)の倍数であって、特定の状態でナンバリング装置を設計することによってのみ可能である。このような解決法の1つは、国際特許出願公開WO2005/018945に開示されている。他の代替の解決法は、本出願人による欧州特許出願第1731324(WO2006/131839)に開示されている。これらの解決法は、10または25の倍数ではない多数の証券プリントをシートが具える場合には適用することが出来ない。
上述した例の機械的に作動させるナンバリング装置以外のものでは、WO2004/016433のナンバリング方法は、ナンバリングホイールが1つのナンバリング処理から次の処理まで作動させることができる方法に関して、完全にフレキシブルなナンバリング装置を必要とする。
自由に調節可能なナンバリングホイールを有するナンバリング装置が、例えば、米国特許第5,660,106号に開示されている。この特許は、ナンバリングホイールの全てが、共通のドライブシャフトの回りに回転可能であり、駆動シャフトと連結しているスリップ(細長部)によって駆動され、電子磁気作動型ポール(つめ)が所望のターゲット位置でナンバリングホイールの1つを選択的にブロックするように設けられていることをナンバリング装置を開示している。このナンバリング装置は、選択的および任意の、非連続な数字をいつの時点でも形成できるという利点を有し、特に、1つのナンバリング操作から次の操作までに数字を非単位的に(non−unitary)スキップすることができる。このナンバリング装置は、特に、WO2004/016433に記載されたナンバリングスキームを実施するために使用可能である。このナンバリング装置の機能の詳細な説明に関しては、米国特許第5,660,106号の開示範囲全体を参照されたい。なお、このナンバリング装置の不都合な点は、比較的複雑な作動機構があり、これに関連したコストが高くなり、ナンバリングホイールと共通の駆動シャフトとの間の摩擦によって過剰な熱が発生することである。
米国特許第5,660,106号に記載されたナンバリング装置と同型で、より複雑なナンバリング装置が、ドイツ特許出願第3047390号に開示されている。この特許出願の欠点の1つは、低速であり、一方向にのみしかナンバリングホイールを回転することができないという点にある。
ハイブリッドナンバリング装置は、本明細書で上述した国際特許出願公開公報WO2004/016433号に開示されている。このナンバリング装置において、単位デジットおよび10デジット用のホイールは、連番状態で作動し(すなわち、単純に機械的作動手段によって)、一方、100デジットおよび1000デジット用のホイールは少なくとも独立状態で作動し、ナンバリング中に番号をスキップすることができる。このような構成によって、上述したように、束の非番号順処理を可能とする特定のナンバリングプロセスを実行可能である。
上述した米国特許第5,660,106号、DE3047390、WO2004/016433、WO2005/018945およびEP1731324に記載されたナンバリング装置の欠点は、従来の機械的ナンバリング装置に関して、ナンバリング装置が、ナンバリング装置自体の一部ではない作動手段であってナンバリング装置が配置されるナンバリング機械に通常取り付けられる作動手段と機械的に相互作用するという事実にある。特に、各ナンバリング装置は、ナンバリングホイールを作動する、または、少なくともリリースする作動カム部材を必要とし、カム部材は、ナンバリングプレスに配置された対応カム表面と協働する。提案されたいくつかの解決法においては、駆動ギアホイールと、歯部を有するセグメントと、を必要とする米国特許第5,660,106号に記載された解決法など、ナンバリングホイールを回転させることは、さらに、機械的連結を必要とする。
さらに、先行技術の解決法の全てにおいて、機械的インデックス(割り出し)手段が、ナンバリングホイールが所望のターゲット位置に位置したときに独立して各ナンバリングホイールを停止させるために設けられている。これらのインデックス手段は、通常、ラチェット機構として設計され、これにより、機械部品が、各ホイールに設けられたラチェットと相互作用する。始動中、リリース機構が作動し、ラチェットを解放してナンバリングホイールの回転を可能にする。
米国特許第4,843,959号は、その図3〜6に関して、別のハイブリッドナンバリング装置を開示しており、ここで、10個のうちの6つのナンバリングホイール(すなわち、1(単位)、10、100、1,000、10,000、100,000)は全て、ギアおよびシャフトを介して、各々のステッピングモータによって駆動されている。各モータは、位置検出装置、例えば、モータの動作を適正に制御するシャフトエンコーダなどを内蔵しており、検出装置からコンピュータへとフィードバックすることで、コンピュータがナンバリングホイールの設定を検証することができる。残りの4つのナンバリングホイールは、接頭符号または接尾符号用の独立した印(indicia)を有しているが、前記ホイールを駆動するために使用される手段に関する記載はない。
ナンバリングホイールを作動させる機械的作動手段を必要としなくてもよい機械的自動電気ナンバリング装置は、本出願人によって(発明の名称「印刷ナンバリングのためのナンバリング装置」)2006年6月23日に出願されたヨーロッパ特許出願06115994.3および2006年11月20日に出願されたヨーロッパ特許出願06124403.4に記載されており(上記2つのヨーロッパ特許出願の優先権を主張する2007年6月20日に出願されたPCT/IB2007/052366参照)、これらの内容は、その全体を参照することで本明細書に組み込むものとする。本明細書に添付した図1および図2は、以下で簡単に説明するヨーロッパ特許出願第06115994.3に開示されたナンバリング装置の一実施例の斜視図を示しており、さらなる実施例はヨーロッパ特許出願06115994.3および06124403.4(ならびにPCT/IB2007/052366のPCT出願)に記載されている。
このナンバリング装置の特徴部は、ナンバリング装置の各ナンバリングホイールが独立した駆動機構によって回転させられ、他のナンバリングホイールとは独立して所望の位置に設定可能であるということである。これは、次のナンバリング操作までに、確実に、ホイールが適宜なターゲット位置に移動しているように、ナンバリングホイールの位置が作動中に制御されることを必要とする。この目的のために全く新規な制御方法および作動方法を発想しなければならいが、この方法が本願の内容を構成する。
本発明の目的は、周知のナンバリング装置および当該ナンバリング装置の制御方法を改良することである。
特に、本発明の目的は、独立駆動型ナンバリングホイールを有するタイプのナンバリング装置のナンバリングホイールの位置を制御する方法および装置を提供することであり、この方法および装置は、ナンバリング装置の堅調かつ正確な動作を確実にする。
本発明の別の目的は、ナンバリングホイールを迅速に作動させ、ナンバリングホイールのターゲット位置を正確に制御することを可能とする方法および装置を提供することである。
本発明の別の目的は、各ナンバリングホイールが、確実に、作動動作の終点で正確なターゲット位置に配置され、隣接する回転ホイールとの摩擦などの外部因子が、上記ターゲット位置の精密さ又は正確さに影響を与えることがないようにすることである。
本発明の別の目的は、ナンバリングホイールを作動させるのに使用される駆動手段にかかかるエネルギ消費または制約の観点から効率的な方法および装置を提供することである。
これらの目的は、特許請求の範囲に規定される方法および装置によって達成される。
ナンバリング装置のナンバリングホイールの位置を制御する方法を提供し、前記ナンバリング装置は、共通の回転軸の回りに回転するよう互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイールを具える種類のものであり、この方法は、連続するナンバリング繰り返し動作の間にナンバリングホイールを作動させるステップを具え、これにより、新規ターゲット位置に回転しなければならないナンバリングホイールの各々は、ホイールが新規ターゲット位置まで到達するまで回転させられる。本発明によれば、この方法は、さらに、少なくともナンバリングホイールの作動中に、回転しないナンバリングホイールの各々の位置または新規ターゲット位置に到達したナンバリングホイールの各々の位置を電気的に調節することによって、ナンバリングホイールに作用する外部因子を補償するステップを具える。
同様に、ナンバリング装置のナンバリングホイールの位置を制御する装置を提供し、このタイプのナンバリング装置は、共通の回転軸の回りを回転するように互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイールを具え、この装置は、連続するナンバリング繰り返し動作の間、ナンバリング装置のナンバリングホイールを作動させる作動手段を具え、これにより、新規ターゲット位置まで回転しなければならないナンバリングホイールの各々は、ホイールが新規ターゲット位置に到達するまで回転させられる。この装置は、さらに、少なくともナンバリングホイールが作動中に、回転しないナンバリングホイールの各々の位置または新規ターゲット位置まで達したナンバリングホイールの各々の位置を電気的に調整することによって、ナンバリングホイールに作用する外部因子を補償する電気的調整ユニットを具える。
以下において、用語「外部因子」は、ナンバリングホイールの作動と干渉し、ナンバリングホイールの所望の位置を変化させるあらゆる外部因子をさすと理解されたい。外部因子は、特に、回転するナンバリングホイールに隣接する非回転ナンバリングホイールを引っ張ってその位置を少しずらす傾向にある、隣接する回転ナンバリングホイールによって生じる摩擦を含む。外部因子は、ナンバリングホイールの周辺部に接触する他の要素によって生じる可能性のある乱れの原因も含む。
好ましくは、各ナンバリングホイールの位置の電気的調整は、ナンバリングホイールの位置をモニタリングするステップと、ナンバリングホイールを所望の位置まで戻すためにナンバリングホイールの位置を補償するステップと、を具える。
本発明の側面によれば、ナンバリングホイールの作動は、(i)作動したナンバリングホイールが加速される第1段階と、(ii)作動したナンバリングホイールが、実質的に一定の速度で駆動される第2段階と、(iii)作動したナンバリングホイールが、ターゲット位置に到達するまで減速される第3段階と、を具える。好ましくは、ナンバリングホイールの作動は、更に、(iv)作動したナンバリングホイールが完全に停止する前に既定の動作パラメータになるまで、作動したナンバリングホイールが低速で駆動される第4段階と、(v)作動したナンバリングホイールが予め決定された減速シークエンスに従って完全に停止させられる第5段階と、を具える。この後者の5段階作動法則は、作動したナンバリングホイールの各々が、前後ではなく、正確にターゲット位置で確実に停止するようになる点に関して好ましい。
本発明の別の側面によれば、ナンバリングホイールの各々は、1回転あたり複数のステップを有する電気モータ(好ましくは、電子整流ブラシレスDCモータ)によって回転させられ、ターゲット位置までナンバリングホイールを作動させることは、(i)現在の位置からターゲット位置まで到達するための、ナンバリングホイールに必要なステップを決定するステップと、(ii)所定時間内で決定されたステップ数に対してナンバリングホイールを回転させるステップと、を具える。この文脈において、ナンバリングホイールが現在の位置からターゲット位置まで到達するために必要なステップ数を決定することは、予め決定されたルックアップテーブルに基づいて行うことが出来る。
上述したステップ毎の作動行程の内容において、ナンバリングホイールが現在の位置からターゲット位置まで到達するのに必要なステップ数は、有利には、360°/sのナンバリングホイール角度変位に対応する所定ステップ数の倍数であり、ここで、sは、ナンバリングホイールのナンバリングセグメント数を指す。
好ましい実施例において、作動方法は、作動させるナンバリングホイールの各々に関して、ターゲット位置までの最短経路を決定するステップを具え、この最短経路は、180°またはそれ未満のナンバリングホイールの角度変位に対応する。
さらに他の実施例によれば、この方法は、作動したナンバリングホイールの全てが各々のターゲット位置に到達した後、全てのナンバリングホイールの位置を機械的にロックする機械的インデックス機構を始動させるステップと、次の作動行程が実行されるまでナンバリングホイール位置の電気調整を停止するステップと、を更に具える。この機械的インデックス機構は、好ましくは、ナンバリングホイールのインクオペレーション中、および、プリントオペレーション中に始動されるのが好ましい。
本発明の実施例さらなる利点は、従属する請求項の内容である。
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な例示のみを目的とし、添付の図面によって例示される以下の本発明の実施例の詳細な説明を読むことでより明らかになるであろう。
図1は、独立駆動型ナンバリングホイールを有するナンバリング装置の実施例の一般的な斜視図を示す。
図2は、図1の実施例の別の斜視図を示しており、ここで、ナンバリングホイールを回転させるために使用されるギアの一部が示されている。
図3は、ナンバリングホイールとそれに対応する駆動手段との間の運動力学的駆動チェーンの斜視図である。
図4aは、ナンバリングホイールの位置を機械的に整列して維持するリリース可能インデックス機構の実施例を示す図である。
図4bは、ナンバリングホイールの位置を機械的に整列して維持するリリース可能インデックス機構の実施例を示す図である。
図4cは、ナンバリングホイールの位置を機械的に整列して維持するリリース可能インデックス機構の実施例を示す図である。
図5は、本発明の一実施例に従って、対応するナンバリングホイールを駆動するために使用される電気モータの3つの部分的巻線からなる2つの接続可能モードの概略図である。
図6は、対応するナンバリングホイールを回転させるために使用される電気モータのセンサに内蔵することによって検出されたスイッチコンビネーションの概略的な図である。
図7は、どのように図5の部分的巻線が供給されるかを示した概略図である。
図8は、本発明の好ましい実施例に従って、決定したターゲット位置に到達するためのナンバリングホイールの作動段階全体を示す図である。
上述したように、図1および図2は、本出願人(発明の名称「印刷用ナンバリングのナンバリング装置」)によって2006年6月23日に出願されたヨーロッパ特許出願第06115994.3に開示されるナンバリング装置の一実施例の斜視図を示す。
符号1によって概ね指定されている図1および図2のナンバリング装置は、底面フレーム部2と、2ピースの水平フレーム3、3’と、を有するケーシングを具える。この2ピース水平フレーム部は、スクリュー25によって底面フレーム部2にその底面端部を固定される(図2でみえる)2つの側面フレーム部3および3’(側面フレーム部3’は図1では見えず、ナンバリング装置1の逆側を示す図2においては、説明の目的のため省略した)を具える。ナンバリング装置1の上部は、上部スクリュー5を介して側面フレーム部3、3’に固着される上部カバー部材4によって覆われている(図1のみに示される)。カバー部材4には、開口部4aが設けられており、共通の回転軸の回りを回転するように互いに隣接して配置されたいくつかのナンバリングホイールまたはディスク7を具えるナンバリングユニット6の一部が開口部4aを介してみえる。
この実施例においては、ナンバリング装置1は、側面スクリュー9を介して側面フレーム部3、3’に取り付けられた保護用側面カバー部材8によって、ナンバリング装置1の両面が覆われる。2つの側面スクリュー9のみが図1にみられ、所定位置に側面カバー部材8を同様に固定するために別の2つの側面スクリュがナンバリング装置1の反対側に設けられる。
図2において、2つの側面カバー部材8および上部カバー部材4、ならびに、側面フレーム部3’は、ナンバリング装置1の内側空間内に配置されたコンポーネントの構成をより良く示すために省略した。ナンバリング装置1の上部側面に示されるように、ナンバリングユニット6は、共通の回転軸の回りに互いに隣接するように配置された複数の回転可能ナンバリングホイール7を保持する。例示された実施例においては、ナンバリングユニット6は、12のナンバリングホイール7と、1つの付加的ダミーホイール7’と、を具える。ダミーホイール7’の目的は、確実に、ナンバリングユニット6が、2つの側面フレーム部3および3’の間にナンバリングユニットを配置するのに十分な決定された長さおよび対称性を示すことである。ナンバリングホイール7の各々は、一連の数字(通常0〜9)及び/又は一連の文字(例えばA、B、Cなど)などの英数字記号を保持している。このような符号は、印刷される証券をナンバリングするために使用される(詳細については上述したように)。上述した符号に加えて、アプリケーションに応じて、ナンバリングホイール7は、プリント中にいかなる符号も印刷せずに空白スペースをのこすキャンセルマーク及び/又は空白インデックス(empty index)をプリントするキャンセルインデックスを設けることができる。さらに、各ナンバリングホイール7は、修正のための少なくとも1つのマグネット(図示せず)を保持しており、EP06115994.3に開示および説明されるように、支持部材14,14’によって保持される各マグネットは対応する検出器13(例えば、ホール効果検出器)と協働するように設計されている。図2の例においては、6つの検出器13が支持部材14’によって保持され、他の6つの検出器(図2ではみえない)は支持部材14によって保持される(なお、12個の検出器13の全てが1つの支持部材および同一の支持部材に配置されてもよい)。磁石と検出器13の目的は、回転軸の回りの各ナンバリングホイール7の位置を修正し、確実に、各ナンバリングホイール7が所望のナンバリング位置に運ばれるようにすることである。支持部材14、14’は、側面フレーム部3および3’の間に設けられ、上部カバー部材4が取り外されたら、ナンバリングユニット6から離れるように、例示された位置から後ろ方向に回転可能であり、これにより、ナンバリングユニット6の組立または解体が可能である。
各ナンバリングホイール7は対応する駆動手段を介して独立して作動される。図2に例示するように、ナンバリングホイール7は、側面フレーム部3および3’に設けられたベアリングに両端が保持される共通シャフト17の回りを回転するように取り付けられる。ナンバリングホイール7は、一対の保持リング70(図2に片方だけみえる)によってダミーホイール7’とともに共通シャフト17に保持され、保持リング70は、共通軸17のねじ山(threaded)端部部位に固着される(図4cの符号17aおよび17bによって示される)。ナンバリングホイール7は、保持リング70間の共通シャフトの回りを自由に回転できるように取り付けられる。共通シャフト17は回転しない。
前記ナンバリングホイール7の各々は、ギアホイールアッセンブリ19、20、21、22、23に連結した電子モータ15で回転させられる(図3に概略的に示す)。この目的のため、各ナンバリングホイール7は、ナンバリングホイール7と共に回転するように設計された歯部付ホイール16が設けらる。従って、12個の歯部付ホイール16はナンバリングホイール7の間に存在する。例示される実施例において、従って、ナンバリングホイール7を作動させる作動手段は、12個のモータ15と、12個のギアホイールアッセンブリ19−23と、12個の歯部付ホイール16(すなわち、各ナンバリングホイールにつき1つ)とを具える。各モータ15は減速ギア18に連結されているのが好ましい。減速ギア18の出力シャフト19は、中間シャフト22に取り付けられたギアホイール21とかみあう第1のピニオン20を保持し、前記中間シャフト22はギアホイール21によって回転させられる。中間シャフト22には、対応するナンバリングホイール7の歯部付ホイール16とかみ合う第2のピニオン23が取り付けられている。従って、各ナンバリングホイール7は、上述したように、自身の独立駆動機構によって回転させられ、他のナンバリングホイール7から独立して所望の位置に設定することが出来る。
ギアホイールアッセンブリ19−23および連結された歯部付ホイール16は、図3に概略的に示されるように、2段ギアを形成する。この2段ギアは、ギアホイール21及び歯部付ホイール16のピニオン20、23の歯部数の間の比率に相関する既定の減速因子を示す。より詳細には、2段ギア16、19−23の減速因子RZは以下の式から得られ、ここで、Z1、Z2、Z3、Z4は各々、第1のピニオン20、ギアホイール21、第2のピニオン23、歯部付ホイール16の歯数である:
RZ=(Z2*Z4)/(Z1*Z3) (1)
RZ=(Z2*Z4)/(Z1*Z3) (1)
上述したように、各モータ15は、好ましくは、減速ギア18を介して2段ギア16、19−23に連結される。この減速ギア18は、出力速度のさらに減速させ、モータ15の出力トルクをさらに増加させる。この減速ギア18はRGとして参照する減速因子を示す。従って、モータ15の出力と連結されたナンバリングホイール7の出力との間の総合減速因子Rは、以下の式から得られる。
R=RG*RZ=RG*(Z2*Z4)/(Z1*Z3)
R=RG*RZ=RG*(Z2*Z4)/(Z1*Z3)
減速ギアが省略される場合、上記式(2)の減速因子RGは、値「1」で置換されると理解されたい。図1〜図3に示されるナンバリング装置の実施例は、以下の3つの主な目的を達成する観点で設計された。
1.位置的分解能(reesolution)、または、出来る限り高いナンバリング精度
2.出来る限り短時間にターゲット位置へ移動するための、ナンバリングホイールのコミューテーション時間(commuattion time)
3.出来る限り小さくて小型なナンバリング装置
1.位置的分解能(reesolution)、または、出来る限り高いナンバリング精度
2.出来る限り短時間にターゲット位置へ移動するための、ナンバリングホイールのコミューテーション時間(commuattion time)
3.出来る限り小さくて小型なナンバリング装置
モータ15および減速ギア18は、好ましくは、スイスのMaxon Motor社(www.maxonmotor.com)から販売されている製造された製品である。より具体的には、モータ15は、好ましくは、EC6としてMaxon Motors AGが製造する電子整流ブラシレスDCモータ(頭文字をとってBLDCとも言う)であり、1分あたり数千回転の回転速度(rpm)が本願には特に好ましく、一方、減速ギア18は、好ましくは、GP6としてMaxon Motors AGが製造する小型の遊星ギアであり、両方とも直径は6mmのオーダである。ステップモータなどの他のタイプのモータと比べて、整流ブラシレスDCモータを用いることの利点は複数ある。まず第1に、摩擦および摩耗の問題が、上記モータのブラシレス構造によって大幅に制限され、これにより、製品寿命が長くなる。さらに、上記モータは、ナンバリング用途の必要条件に合う十分な高速および高トルクを提供しつつ、実質的な範囲に小型化が可能である。
電気モータ15の出力と対応するナンバリングホイール7の出力との間の総合減速因子は、ナンバリングホイールの外面で測定されるナンバリングホイール7の位置的分解能(または精度)が0.10〜0.15mm又はそれ未満のオーダであるように選択され、確実に、ナンバリングホイール7の位置を十分精密に調整する。通常、20〜30mmオーダの直径のナンバリングホイールに関して、これは、1回転あたり数百ステップの分解能を示唆する(すなわち、角度分解能が1°未満)。例えば、1回転あたり6つの異なる位置を取るように構成された所定のタイプのモータに関して(Maxon社のEC6モータなど)、これは、100の範囲の総合減速因子を生成し、この減速因子は、上述したように、減速ギア及びギア16、19−23の組み合わせによって容易に得られる。
上記ナンバリング装置の構成についてこれ以上記載しないが、この構成は、ヨーロッパ特許出願第06115994.3の内容を構成しており、開示した全範囲を参照することで本明細書に組み込む。本発明の目的に関しては、上述したように、ナンバリング装置のナンバリングホイールの各々が、自身の独立した駆動機構によって駆動され、他のナンバリングホイールから独立して所望の位置に設定可能であるという、ヨーロッパ特許出願06115994.3に開示されたナンバリング装置の特徴部にあることを十分に理解されたい。この特徴部が必要とすることは、次のナンバリング繰り返し動作までに確実に、ホイールが適切なターゲット位置に移動されるようにナンバリングホイールの位置が制御されることである。この目的のために全く新しい制御方法および作動方法が発明されねばならず、その方法をこれから記載する。
前述の内容から、ナンバリングホイール7の作動中、摩擦が隣接するナンバリングホイール間に生じることを理解されたい。結果として、作動する各ナンバリングホイールは、隣接するホイール位置をずらす傾向がある。本発明によれば、このような傾向は、少なくともナンバリングホイール7の作動中、回転しないナンバリングホイールの位置、または、新規ターゲット位置に到達したナンバリングホイール7の位置、を電気的に調整することによって阻止され、ナンバリングホイール7に作用する外部因子を補償する。従って、電気的調整ユニットは、このような補償とナンバリングホイール7の位置調整を行うように設けられ、この電気的調整ユニットは、有利なことに、いわゆるフィールドプログラム可能ゲートアレイ(FPGA)で実施可能である。
本発明の範囲内においては、このような電気的調整を行う解決法は、各ナンバリングホイール7を駆動する電気モータ15に直接作用させることにあり、所望のターゲット位置から離れる、連結されたナンバリングホイールの動きを阻止する高いブレーキ力または保持トルクが形成される。本発明の内容においては実現可能であるが、しかしながら、この解決法は、高電流、すなわち強力な電源を必要とするので好ましくない。さらに、これによって、電流消費に伴うエネルギ浪費の増加としての熱問題が生じる可能性がある。さらに、この解決法によって振動問題が生じる可能性がある。
好ましくは、ナンバリングホイール7の位置の電気的調整は、ナンバリングホイール7の位置をモニタリングするステップと、ホイールをその所望のターゲット位置まで戻すようにホイール位置を修正するステップと、によって実行される。すなわち、高い保持トルクをかけることでナンバリングホイールの変位を防ぐのではなく、ナンバリングホイールが移動するのを許容し、次いで、その位置をターゲット位置に戻すように修正する。これによって、上述した先行技術と比べて、ターゲット位置のとき電流が電気モータに流れないので、電力消費量が低減し、従って、熱問題が回避される。
ナンバリングホイール7の位置をモニタリングするステップは、モータ15の位置を直接モニタリングすることによって行われる。この点に関し、上述したMaxon社のEC6モータに、ロータ位置をモニタリングするための統合型センサ(またはモニタリング手段)を設ける。より具体的には、ロータ位置は、互いに120°オフセットするように構成された3つの内蔵型ホールセンサによって報告され、これにより、図6に概略的に示されるように、1回転あたり6つの異なるスイッチコンビネーションを提供する。ステータ側の巻線構成は、120°ごとに各々がシフトした3つの部分的巻線に分割される菱形(rhombic)巻線であり、図5に示されるように「Y型回路」又は「Δ型回路」に接続可能であり、図7のダイアグラムに従って供給される。ロータ側に2極(two−pole)永久磁石を用いて、これは、1回転あたり6つの可能な位置(以下において、用語「ステップ」とする)を有するモータを形成する。
上述した駆動手段の実現可能な装置の1つによれば、モータ15の出力と、連結されたナンバリングホイールの出力と、の間の総合減速因子Rは、108(この値は、例示のみをとしており、限定を意味するものではない)に等しくなるように選択され、ナンバリングホイール7に関して、1回転あたり648ステップ(=6×108)の分解能がある。ナンバリングホイール7は、ナンバリングホイールの外周に均一に配置される12個のナンバリングセグメント(すなわち、30°毎に1つのナンバリングセグメント)を具え、1つのナンバリングセグメントからそのすぐ隣りのセグメントまでのスキップは、54ステップ(=648/12)に対応すると仮定される。より一般的に表現すると、このことは、s個のナンバリングセグメントを有する所定のナンバリングホイール構成に関して、ナンバリングホイール7が現在の位置からターゲット位置に到達するのに必要なステップ数は、360°/sのナンバリングホイール角度変位に対応する所定のステップ数SU(上記例において54ステップ)の倍数である。
上述したナンバリング装置構成の利点は、各ナンバリングホイールが所望の方向に回転可能であるという点である。従って、ナンバリングホイールのナンバリング位置の1つは、回転角度を180°またはそれ未満にできる。制御方法は、好ましくは、作動すべき各ナンバリングホイール7に関して、ターゲット位置までの最短経路を決定するステップを具え、この最短経路は180°またはそれ未満のナンバリングホイール角度変位に対応する。
再び、上記例の12セグメントのナンバリングホイールに戻ると、このことが意味するのは、ナンバリングホイールの作動ステップ数がn回(Su)となることであり、ここで、nは0〜6の整数である。現在の位置から所望のターゲット位置までナンバリングホイールを回転させる作動ステップに必要な回数は、以下に記載する種類の簡単なルックアップテーブルにまとめることができ、値±n(n=0、1、2、、、6)は、ターゲット位置に到達するために、複数回SUステップを実行しなければならないことを示している。
例えば、ナンバリングホイールの現在の位置は、ナンバリングセグメント8(例えば数字「7」をプリントする)の上にあり、このナンバリングホイールをナンバリングセグメント11(例えば、キャンセルマーク「■」のプリント)まで回転させなければならないと仮定すると、ナンバリングホイールを正の方向にn=3回、Suステップを作動させなければならず、すなわち、SU=54ステップの場合、上記数値の例において、総合すると162ステップである。
この例においてモータ15が正方向に162ステップ進んだ場合(すなわち、この例において27回転)、連結されたナンバリングホイールはそのターゲット位置に到達する。このターゲット位置に到達するとき、モータ15の位置は、内蔵ホールセンサを用いてモニタリングされる。正方向または負方向における1またはそれ以上のステップが検出される場合(ステップが、隣の回転しているナンバリングホイールとの摩擦など、外部因子によって誘導される可能性がある)、モータは、適切な修正ステップ数を「加える」または「引く」ことによって、ナンバリングホイール7をそのターゲット位置に戻すために作動される。
上記修正の原則の他に、ナンバリングホイールは、出来る限り早く確実にナンバリングホイールを所望のターゲット位置まで回転させるように作動させなければならない。この内容において、上述したように、各ナンバリングホイールが2方向に作動可能であるということは、各ナンバリングホイールが「最悪」な場合でも最大180°の角度を回転すればよいという点で有益である。
実際には、ナンバリングプレスは、時間当たり数千シートの速度(sph)、通常、10,000sphのオーダーで動作するように指定される。例えば、12,000sphで機械が動く場合を考えてみる。このようなスピードでは、ナンバリング装置を取り付けた各ナンバリングシリンダは0.3秒で完全に回転する。回転中、各ナンバリング装置は、作動し、インクがつけられ、次いで、ナンバリングすべきドキュメントに接触するように運ばれる。実際にこのことが意味するのは、各ナンバリング装置の作動時間が約100から120ミリ秒に制限されることである。
上記考察に基づくと、各ナンバリングホイール7の回転速度の中間値は、少なくとも250rpmのオーダでなくてはならず、このことが意味するのは、減速因子が、電気モータ15と、連結されたナンバリングホイール7と、の間に存在するので、電気モータ15が少なくとも27,000rpmに達することが可能でなければならないことである(27,000rpm=108×250rpm)。この内容において、Maxon社のモータおよび遊星ギアは、Maxon社のGP6遊星ギアヘッドに連結したMaxon社のEC6モータが約40,000rpmに到達可能であるので、このアプリケーションに完全に適している。
図8は、ナンバリングホイール7をその目的のターゲット位置まで回転させるために続いて行われる好適な複数相作動原則(multi−phase actuation principle)を示す概略図である。図8においては、水平軸は、モータ15の作動ステップ数を示しており、垂直軸は、その速度を示している(連結されたナンバリングホイールは、結果として同一の作動プロファイルをたどると理解されたい)。
一般的に、ナンバリングホイール7の作動は、3つの連続する段階に分けることができる。すなわち(i)作動したナンバリングホイールが加速される第1段階A、(ii)作動したナンバリングホイールが実質的に一定の速度で駆動される第2段階B、(iii)作動したナンバリングホイールが目的のターゲット位置に到達するまで減速する第3段階C。
第1段階では、作動したナンバリングホイール7は、連結された電気モータ15がターゲット速度Voになるまで(または、決定された作動ステップ数Soに到達するまで)加速される。したがって、ターゲットステップ数STARGETに達する前であって、予め決定されている残りのステップSBREAKとなるまで、この電気モータは段階Bでは実質的に一定の速度で動く。この点から、電気モータ(および連結されたナンバリングホイール)は減速する。
実際には、連結されたナンバリングホイールがちょうど所望のターゲット位置で完全に停止するように電気モータを単純に減速させるのは困難である。現実的に、モータの高速回転および固有の測定公差によって、ナンバリングホイールが所望のターゲット位置に到達する前か後のいくつかのステップで完全に停止してしまう危険が常に存在し、従って、適切な修正ステップ数を「加える」または「引く」ための最終修正ステップを必要とする。
従って、ナンバリングホイール作動は、好ましくは、(iv)作動したナンバリングホイールが完全に停止する前に、既定の作動パラメータになるまで、駆動したナンバリングホイールが低速で駆動する第4段階と、(v)作動したナンバリングホイールが、予め決定された減速シークエンスに従って、完全に停止させられる第5段階と、を更に具える。
この好適な作動原則によれば、電気モータ(および連結されたナンバリングホイール)は、最小速度VLOWに到達するまで(例えば、1500rpm)、段階C中に減速され、従って、ターゲットのステップSTARGET数になる前で、固定されたステップ数SSTOPまで、段階D中に最小限の速度VLOWで駆動される。最小限速度VLOWは、全ての電気モータに関して同一であり、段階Dの終端での動かす速度およびステップ数は周知である。
換言すると、段階Dの終端で、最終的な減速段階Eのモータパラメータを推定することが可能であり、計算してルックアップテーブルに保存可能である。従って、段階Eでは、作動したナンバリングホイールを駆動する電気モータのコミューテーションレートが、所望のターゲット位置で完全に停止する(すなわち、ターゲットのステップ数STARGETに到達するとき)まで、予め決定された減速シークエンスに従って、減速される。
上述したように、ターゲット位置に到達したとき、ナンバリングホイール位置の電気的調整を始動させ、外部因子、特に隣で回転しているナンバリングホイールからの摩擦によって、ナンバリングホイール位置が変更されるのを防ぐ。
既に上述したようにナンバリング装置は、好ましくは、例えば、各ナンバリングホイール7に配置された少なくとも1つの磁石と、当該少なくとも1つの磁石の経路を検出する対応するセンサ13と、を含んだ修正手段を具える。これらの修正手段は、確実に、各ナンバリングホイール7の実際の位置と、連結された電気モータ15レベルでの測定値と、が正確に対応するように、各ナンバリングホイール7の基準位置を定期的に修正するために使用される。
ここで、ナンバリング作業中に、ナンバリングホイールの位置を機械的に整列および保持するリリース可能インデックス機構の実施例を概略的に示す図4a〜図4cに戻る(この変形例は、ヨーロッパ特許出願06115994.3の内容を構成する)。このインデックス機構は、必要であれば、ターゲット位置にナンバリングホイール7を正確に位置決めすることを保証できる。全てのナンバリングホイールがそのターゲット位置まで回転したときのみ上記インデックス機構を始動させると理解されたい。さらに、リリース可能インデックス機構の実施例は、ヨーロッパ特許出願06124403.4およびPCT出願のPCT/IB2007/052366に記載されている。
リリース可能インデックス機構は、基本的には、ナンバリングホイール7に設けられたインデックス溝7aに対してナンバリングホイール7の回転軸に並行して延在する可動インデックス部材50を押し出すことによって動作する。図4a〜図4cの変形例によれば、インデックス部材50は、内側インデックス溝7aが設けられているナンバリングホイール7の外周面内側と協働する。他の変形例、例えば、ナンバリングホイール7の外周面外側のナンバリング符号同士の間に設けられた外側インデックス溝と協働するインデックス部材を具えたインデックス機構など、も想定される。
図4a〜図4cの変形例において、インデックス部材50は、共通シャフト17内に一体化され、共通シャフト17の周辺部に沿って軸方向に延在する。このインデックス部材50は、ナンバリングホイール7の作動中、内部インデックス溝7aから離れるように引っ張られ(図4b参照)、作動行程の完了の際、インデックス溝7aに対して押し出される(図4a参照)。
このインデックス部材は、好ましくは、例えば、共通シャフト17内に配置された静止エネルギコイル(図示せず)を具えた電磁気作動システムを用いて作動され、静止エネルギコイルは、インデックス部材50の周囲を囲んでおり、上記部材をインデックス溝7a内に押し出すか、または、上記部材をインデックス溝7aから引き出す。好ましくは、可変電気抵抗力を形成するコイル電流がエネルギコイルに供給され、インデックス部材50は、好ましくは、インデックス部材50とシャフト17との間に配置されるスプリング手段(板ばねなど)によってデフォルト位置(すなわち、インデックス部材50がインデックス溝7a内に押し出される位置)に戻される。
本発明の範囲内においては、作動したナンバリングホイールの全てがそのターゲット位置に到達したあとで、上述したインデックス機構を作動させてナンバリングホイールの位置を機械的にロックしてもよい。インデックス機構が作動すると、上述したナンバリングホイール位置の電気的調整は、ナンバリングホイールが次に作動されるまで停止される。機械的インデックス機構を、少なくともプリントオペレーション中、好ましくは、ナンバリングホイールの上記インク(inking)オペレーション中に有利に始動させる。
当分野の当業者に明らかなように各種変形及び/又は改良は、添付の請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく上述した実施例に対して実行可能である。例えば、機械的インデックス機構が好ましい一方で、このような機構は必須ではなく、上述した電気的調整プロセス単独で、プリント及び/又はインク処理中にナンバリングホイールの位置を制御可能である。
Claims (19)
- ナンバリング装置(1)のナンバリングホイール(7)の位置を制御する方法において、前記ナンバリング装置(1)が、共通の回転軸の回りに回転するように互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイール(7)を具える種類のものであり、前記方法が、対応する数の独立駆動機構(15、16、18−23)によって、連続するナンバリング繰り返し動作の間に、作動段階でナンバリングホイール(7)を作動させるステップを具え、これにより、新規ターゲット位置まで回転しなければならない各ナンバリングホイール(7)は、ナンバリングホイールがその新規ターゲット位置に到達するまで、対応する1つの独立駆動機構(15、16、18−23)によって作動段階で回転させられ、
上記方法が、更に、少なくともナンバリングホイール(7)の作動段階で、回転しないナンバリングホイール(7)の位置、または、新規ターゲット位置に到達したナンバリングホイール(7)の位置、を電気的に調整することによって、ナンバリングホイールに作用する外部因子を補償するステップを具え、前記電気的な調整は、回転しないナンバリングホイール(7)、または、新規ターゲット位置に到達したナンバリングホイール(7)に連結する独立駆動機構(15、16、18−23)の各々の動作を、前記作動段階で、電気的に調整するステップを含み、
前記独立駆動機構(15、16、18−23)の各々が、前記連結するナンバリングホイール(7)を回転させる電気モータ(15)を具え、
前記各ナンバリングホイール(7)の位置の電気的な調整が、前記ターゲット位置から離れる前記連結されたナンバリングホイール(7)の動きを阻止する高いブレーキ力又は保持トルクを生成するために前記対応する独立駆動機構(15、16、18−23)の電気モータ(15)に作用するステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記ナンバリングホイール(7)の作動段階が、
作動したナンバリングホイール(7)が加速される第1段階(A)と、
前記作動したナンバリングホイール(7)が実質的に一定の速度(Vo)で駆動される第2段階(B)と、
前記作動したナンバリングホイール(7)が、前記ターゲット位置に到達するまでに減速される第3段階(C)と、
を具えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ナンバリングホイール(7)の作動段階が、
前記作動したナンバリングホイール(7)を完全に停止させる既定の作動パラメータ(SSTOP)に達するまで、前記作動したナンバリングホイール(7)が低速(VLOW)で駆動される第4段階(D)と、
作動したナンバリングホイール(7)が予め決定された減速シークエンスに従って完全に停止させられる第5段階(E)と、
を更に具えることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 各電気モータが1回転あたり複数のステップを有し、ナンバリングホイール(7)をターゲット位置まで作動させるステップが、
ナンバリングホイール(7)を現在の位置からターゲット位置まで到達させるのに必要なステップ数(STARGET)を決定するステップと、
ナンバリングホイール(7)を前記決定されたステップ数(STARGET)で回転させるステップと、
を具えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - s個のナンバリングセグメントを有する所定のナンバリングホイール構成に関して、前記ナンバリングホイール(7)が現在の位置から前記ターゲット位置に到達するのに必要な前記ステップ数(STARGET)が、360°/sのナンバリングホイール(7)の角度変位に相当する所定のステップ数(SU)の倍数であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 各ナンバリングホイール(7)が減速因子(RZ)を有するギア(16、19−23)を介して前記電気モータ(15)によって駆動されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記独立駆動機構(15、16、18−23)の各々が前記電気モータ(15)の出力部に接続した減速ギア(18)を更に具えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 作動すべき各ナンバリングホイール(7)に関して、前記ターゲット位置への最短経路を決定するステップを具え、前記最短経路は、180°又はそれ未満の前記ナンバリングホイール角度変位に相当することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナンバリングホイール(7)の基準位置を定期的に修正するステップを更に具えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。
- 作動したナンバリングホイール(7)の全てがそのターゲット位置に到達した後で、全てのナンバリングホイール(7)の位置を機械的にロックする機械的インデックス機構(50)を作動させるステップと、前記ナンバリングホイール(7)を次に作動させるまで前記ナンバリングホイール(7)位置の電気的調整を停止するステップと、を更に具えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記機械的インデックス機構(50)が、少なくともプリントオペレーション中に始動することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記機械的インデックス機構(50)が、プリントオペレーション中、及び前記ナンバリングホイール(7)のインクオペレーション中に始動することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- ナンバリング装置(1)のナンバリングホイール(7)位置を制御する装置において、
前記ナンバリング装置(1)が、共通の回転軸の周りに回転するように互いに隣接して配置された複数の独立駆動型ナンバリングホイール(7)を具える種類のものであり、前記装置が、連続するナンバリング繰り返し動作の間に、作動段階で、ナンバリング装置(1)のナンバリングホイール(7)を作動させる、複数の独立駆動機構を含む作動手段(15、16、18−23)を具え、これにより新規ターゲット位置まで回転しなければならない各ナンバリングホイール(7)は、ナンバリングホイールがその新規ターゲット位置に到達するまで、対応する1つの独立駆動機構(15、16、18−23)によって作動段階で駆動され、
前記装置が、少なくともナンバリングホイール(7)の作動段階で、回転しない各ナンバリングホイール(7)の位置、または、前記ナンバリングホイールの新規ターゲット位置に到達した各ナンバリングホイールの位置、を電気的に調整することによって前記ナンバリングホイール(7)に作用する外部因子を補償する電気的調整ユニットを更に具え、前記電気的調整ユニットが、回転しないナンバリングホイール(7)、または、新規ターゲット位置に到達したナンバリングホイール(7)に連結する独立駆動機構(15、16、18−23)の各々の動作を、前記作動段階で、電気的に調整するよう設計されており、
前記独立駆動機構(15、16、18−23)の各々が、前記連結するナンバリングホイール(7)を回転させる電気モータ(15)を具え、
前記電気的調整ユニットが、前記ターゲット位置から離れる前記連結されたナンバリングホイール(7)の動きを阻止する高いブレーキ力又は保持トルクを生成するために前記対応する独立駆動機構(15、16、18−23)の電気モータ(15)に作用するよう設計されていることを特徴とする装置。 - 各ナンバリングホイール(7)が、減速因子(RZ)を有するギア(16、19−23)を介して対応する1つの前記電気モータ(15)によって駆動されることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記独立駆動機構(15、16、18−23)の各々が前記電気モータ(15)の出力部に接続した減速ギア(18)を更に具えることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記ナンバリングホイール(7)の基準位置を定期的に修正する修正手段(13)を更に具えることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載の装置。
- 作動した全てのナンバリングホイール(7)がそのターゲット位置に到達したあと、全てのナンバリングホイール(7)の位置を機械的にロックする機械的インデックス機構(50)を更に具えることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気的調整ユニットがフィールドプログラム可能ゲートアレイ(FPGA)で実行されることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記作動手段は請求項2乃至5のいずれか一項に記載のナンバリングホイールを作動させることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載の装置。
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